紅外熱成像技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)
一、紅外熱成像技術(shù)的定義
紅外熱像技術(shù)是一門(mén)獲取和分析來(lái)自非接觸熱成像裝置的熱信息的科學(xué)技術(shù)。就像照相技術(shù)意味著“可見(jiàn)光寫(xiě)入”一樣，熱成像技術(shù)意味著“熱量寫(xiě)入”。熱成像技術(shù)生成的圖片被稱(chēng)作“溫度記錄圖”或“熱圖”。
二、紅外熱像圖和可見(jiàn)光圖比較
紅外熱圖像 可見(jiàn)光圖像
三、紅外熱成像測(cè)量的優(yōu)勢(shì)
1.非接觸遙感檢測(cè)，紅外熱像儀不同于紅外測(cè)溫儀，不用接觸被測(cè)物，可以安全直觀的找到發(fā)熱點(diǎn)。
2.一張二維畫(huà)面可以體現(xiàn)被測(cè)范圍所有點(diǎn)的溫度情況，具有直觀性。還可以比較處于同一區(qū)域的物體的溫度，查看兩點(diǎn)間的溫差等。
3.實(shí)時(shí)快速掃描靜止或者移動(dòng)目標(biāo)，可以實(shí)時(shí)傳輸?shù)诫娔X進(jìn)行分析監(jiān)控。
四、紅外線的發(fā)現(xiàn)
1800年英國(guó)的天文學(xué)家Mr.WilliamHerschel用分光棱鏡將太陽(yáng)光分解成從紅色到紫色的單色光，依次測(cè)量不同顏色光的熱效應(yīng)。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水銀溫度計(jì)移到紅色光邊界以外，人眼看不見(jiàn)任何光線的黑暗區(qū)的時(shí)候，溫度反而比紅光區(qū)更高。反復(fù)試驗(yàn)證明，在紅光外側(cè)，確實(shí)存在一種人眼看不見(jiàn)的“”，后來(lái)稱(chēng)為“紅外線”，也就是“紅外輻射”。
紅外線普遍存于自然界中，任何溫度高于零度（-273.16℃ ）的物體都會(huì)發(fā)出紅外線，比如冰塊。
五、電磁波譜
我們通常把波長(zhǎng)大于紅色光線波長(zhǎng)0.75µm ，小于1000µm的這一段電磁波稱(chēng)作“紅外線”，也常稱(chēng)作“紅外輻射”。紅外線按照波長(zhǎng)不同可以分為：近紅外0.75 – 3 µm；中紅外3 – 6 µm；遠(yuǎn)紅外6 – 15µm；極遠(yuǎn)紅外15 –1000 µm。
六、紅外輻射的大氣穿透
紅外線在大氣中穿透比較好的波段，通常稱(chēng)為“大氣窗口”。紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)，就是利用了所謂的“大氣窗口”。短波窗口在1--5μm之間，而長(zhǎng)波窗口則是在8--14μm之間。
一般紅外線熱像儀使用的波段為:短波 （3µm -- 5µm）; 長(zhǎng)波 （ 8µm --14µm） 。
七、紅外熱像儀的工作原理
紅外熱像儀可將不可見(jiàn)的紅外輻射轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)的圖像。物體的紅外輻射經(jīng)過(guò)鏡頭聚焦到探測(cè)器上，探測(cè)器將產(chǎn)生電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大并數(shù)字化到熱像儀的電子處理部分，再轉(zhuǎn)換成我們能在顯示器上看到的紅外圖像。
八、紅外熱像儀的標(biāo)定
前面曾提到過(guò)史蒂芬-波茲曼定律，它給出了黑體的輻射能量與其溫度的關(guān)系，即：
W=ε*σ*T4
式中σ=5.67×10-8w/m².k4， T為溫度， 單位為K。
紅外熱像儀的標(biāo)定正是基于這一理論基礎(chǔ),在設(shè)定的環(huán)境條件下,用一定數(shù)量已知溫度的黑體進(jìn)行標(biāo)定。
多個(gè)黑體放置成半圓形，熱像儀放在中心能轉(zhuǎn)動(dòng)的臺(tái)子上，并與標(biāo)定系統(tǒng)的自動(dòng)控制中心相連。紅外熱像儀依次對(duì)準(zhǔn)各黑體，每個(gè)黑體都會(huì)在熱像儀中產(chǎn)生一個(gè)輻射信號(hào)，標(biāo)定系統(tǒng)將此信號(hào)與其溫度對(duì)應(yīng)起來(lái)。將每對(duì)信號(hào)與溫度對(duì)應(yīng)起來(lái)，并將各點(diǎn)擬合成一條曲線，這就是標(biāo)定曲線，此曲線將被存在熱像儀的內(nèi)存里，用來(lái)對(duì)應(yīng)物體輻射與溫度的關(guān)系，所以如果熱像儀的探測(cè)器接收到物體的輻射信號(hào)，此標(biāo)定曲線將會(huì)把信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度。
九、紅外熱圖的解讀
紅外熱像儀顯示的紅外圖像是物體紅外輻射的二維圖像化，它反映物體表面的溫度分布狀況，但要想準(zhǔn)確測(cè)量圖像中物體各點(diǎn)的溫度，還要對(duì)一些物體參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
從紅外熱圖中看到的物體表面溫度與輻射率有著密切的關(guān)系，我們要學(xué)習(xí)識(shí)別和分析紅外圖像因輻射率的不同而產(chǎn)生的不同現(xiàn)象，不要產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)。
膠帶ε=0.95，杯子ε=0.10，環(huán)境溫度T=25℃
（1） 杯中不倒水（2）杯中倒入20℃的涼水（3）杯中倒入60℃熱水
60℃ 20℃ 25℃
高輻射率物體的紅外圖像表面溫度接近它的真實(shí)溫度，低輻射率物體的紅外圖像表面溫度接近環(huán)境溫度。
十、紅外熱像圖的測(cè)量
紅外圖像中各點(diǎn)的溫度都是可測(cè)量的,測(cè)量模式有多種：點(diǎn)溫、線溫、等溫、區(qū)域溫度等,其中點(diǎn)溫或區(qū)域溫度用得較多。
點(diǎn)溫測(cè)量 區(qū)域測(cè)量
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